MONTAGE DU DISQUE DE NEWTON
Gamme de fabrication et d’assemblage
SCIENCE & TECHNOLOGIE
COLLÈGE REGINA ASSUMPTA
2009-2010
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Gamme de fabrication
Conçue par : Pascale Lapointe, technicienne en travaux pratiques
Suzanne Legault, enseignante Science & Technologie
Dernières mises à jour et modifications:
Pascale Lapointe, janvier 2010
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Cahier des charges destiné à la conception d’un appareil de Newton La fonction globale de l’appareil de Newton est de permettre une
rotation rapide des sept couleurs de l’arc-en-ciel afin que l’œil humain les confonde et perçoive du blanc.
Au regard du MILIEU TECHNIQUE l’appareil devra :
Être mis en marche par un circuit électrique;
Être alimenté par une source de 3 volts;
Posséder une vitesse de rotation assez élevée pour que l’œil humain confonde les couleurs entre elles;
Permettre l’apparition de blanc : la proportion de chaque couleur
n’est donc pas laissée au hasard.
Au regard du MILIEU HUMAIN l’appareil devra être :
Sécuritaire : tous les matériaux doivent être fixés solidement;
Attrayant; il ne faut donc pas oublier l’importance de l’esthétique tout au long de sa construction;
Peu bruyant ; il devra être bien assemblé afin que la vibration
produite par la rotation de l’axe soit réduite au minimum.
Au regard du MILIEU PHYSIQUE l’appareil devra:
Avoir les sept couleurs de l’arc-en-ciel sur un disque possédant un diamètre de 64 mm;
Permettre la rotation des sept couleurs en même temps;
Être fabriqué avec des matériaux résistants.
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Au regard du MILIEU INDUSTRIEL l’appareil devra être :
Entièrement réalisé par des élèves qui n’ont pas obligatoirement de connaissances technologiques ou de techniques particulières;
Réalisé à l’aide d’outils de base : colle chaude, tournevis, marteau, équerre, etc.;
Facilement démontable pour permettre sa réparation, son rangement
ou son nettoyage.
Au regard du MILIEU ENVIRONNEMENTAL l’appareil devra être :
Alimenté par une pile rechargeable;
Réalisé à l’aide de matériaux préférablement biodégradable (bois) ou
du moins recyclable (plastique).
Au regard du MILIEU ÉCONOMIQUE l’appareil devra :
Être conçu à partir de matériaux peu coûteux;
Être assemblé de façon rigoureuse afin d’éviter les erreurs et ainsi
utiliser du matériel supplémentaire.
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
RÈGLES DE SÉCURITÉ EN ATELIER
L’organisation générale d’un atelier doit permettre à tous ceux et celles qui y
travaillent d’y être en toute sécurité. Chacun est responsable de veiller à ce
que les règles de sécurité soient respectées. Cela demande de la
collaboration et un esprit d’équipe. Chaque personne doit, évidemment,
penser à sa propre sécurité mais aussi demeurer soucieuse de celle de ses
collègues. C’est une question de GROS BON SENS!
Dans un atelier, on doit toujours:
Porter un sarrau. Il doit être attaché correctement;
Attacher les cheveux longs;
Garder le labo propre et exempt d’objets sur le plancher;
Utiliser l’instrument approprié pour le travail à exécuter;
Débrancher tout appareil électrique après usage (en tirant sur la fiche et
non le fil);
Porter des lunettes de sécurité EN TOUT TEMPS;
Bien fixer les pièces à travailler;
Ranger les matériaux et outils aux endroits appropriés;
Nettoyer le labo à la fin de la période;
Demeurer vigilant, concentré sur son travail et attentif aux gestes de nos
collègues;
Cesser toute activité lorsque l’enseignant ou la technicienne clignote les
lumières.
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Dans un atelier, il est strictement interdit de:
Courir, se tirailler, crier ou produire des bruits inutiles, boire et manger;
Pousser ou déranger un collègue;
Porter des bijoux;
Mettre des objets dans sa bouche;
Vérifier le tranchant d’une lame sur le pouce;
Pénétrer dans l’aire de travail occupé par un collègue;
D’utiliser un outil ou un instrument endommagé;
D’utiliser un outil ou instrument si on ne l’a jamais manipulé auparavant
(demander au prof ou à la technicienne);
Changer les lames de scies, couteaux et forets de perceuses (demander au
prof ou à la technicienne);
Poser la main devant la lame d’un outil;
Un seul avertissement de comportement sera toléré; les élèves
qui ne respecteront pas ces consignes se verront exemptés du
laboratoire.
N’oubliez jamais que les règles de sécurité en atelier, c’est une question de
GROS BON SENS!
FAITES PREUVE DE JUGEMENT!!!!
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Gamme de fabrication et d’assemblage
N° Opérations
Croquis /
Illustrations Matériel
1. Mesurage et traçage
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
À l’aide d’un crayon à mine, aligner les coins
du socle, tracer deux droites diagonales afin
de déterminer la droite centrale du socle.
Sur cette droite centrale, faire une croix au
crayon à mine à 10 mm et à 60 mm en
partant du bord frontal (côté disque).
En partant de chacun des bords latéraux,
tracer, à l’aide d’une équerre combinée, une
droite à 10 mm de part et d’autre du socle.
En se référant au plan de la page 12, tracer
tous les trous en les marquant d’une croix.
Attention à la précision.
Numéroter les croix en suivant le plan de la
page 13.
Tracer précisément l’emplacement de
l’interrupteur sur le bord arrière du socle.
Pour ce faire, dessiner un rectangle bien
centré aux dimensions suivantes : 11 mm de
longueur X 7 mm de hauteur.
Diviser ce rectangle en deux carrés égaux
et tracer un «X» précis dans chacun, comme
l’indique l’image agrandie ci-contre.
À l’une des extrémités du poteau, faire un
trait à 20 millimètres du bout.
Avant de poursuivre, faire vérifier le travail
par l’enseignant(e) ou la technicienne.
Ruban à
mesurer
Crayon à
mine
Équerre
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
2. Perçage du poteau et du socle
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
À l’aide d’un pointeau et d’un marteau,
pointer un petit trou délicatement au centre
des croix tracées aux étapes précédentes.
Pour les étapes 2.2 à 2.4, demander
l’assistance de l’enseignant(e) ou de la
technicienne. Placer le poteau sur la
perceuse à colonne de façon à faire un trou
à l’endroit marqué à l’étape 1.8.
Placer le socle sur la perceuse à colonne et
percer les 2 trous dédiés à l’emplacement
de l’interrupteur.
Percer les cinq croix numéro «2». À cette
étape, utiliser le foret Ø1.5 mm.
Fixer correctement le socle dans un étau et
percer les trois croix numéro «1» à l’aide
d’une perceuse électrique. Utiliser le foret
d’un diamètre de Ø3 mm.
Fixer le socle sur le bord d’une table à l’aide
d’une serre.
Râper les bords des trous faits à la
perceuse à colonne de façon à former un
rectangle qui pourra accueillir l’interrupteur.
Il est important que le rectangle soit ajusté
à la taille de l’interrupteur.
Positionner l’interrupteur dans son
emplacement et marquer d’une croix les
trous prévus pour les vis de fixation.
À cette étape, demander l’assistance de
l’enseignant(e) ou de la technicienne.
Placer le socle sur la perceuse à colonne et
percer au centre des croix marquées à
l’étape précédente.
Pointeau
Marteau
Perceuse à
colonne
Foret
Ø4,5mm
Gabarit
Foret
Ø6mm
Gabarit
Foret
Ø1.5mm
Étau
Foret
Ø3mm
Perceuse
électrique
Serres
variées
Râpe
Perceuse à
colonne
Foret
Ø1.5mm
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
3. Fixation du poteau, du moteur, de
l’interrupteur et du support à piles
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
Fixer l’interrupteur à l’aide des vis prévues à
cet effet et du tournevis Phillips.
Fixer le poteau dans un étau.
Sous le poteau, tracer un «X» afin de
déterminer le centre du goujon.
Pointer un trou peu profond au centre du
«X».
Fixer le socle dans un étau de façon à voir le
dessous du socle vers soi et l’emplacement
du poteau vers le haut.
En utilisant la vis #5, Ø5X18 et le tournevis
Robertson, visser le poteau sur le socle de
façon à ce qu’il soit d’équerre.
Fixer le support à piles sous le socle à l’aide
du tournevis Phillips et de la petite vis
restante (Ø4 X 6).
Coller le support à moteur au bon endroit, de
façon à ce qu’il cache le trou servant à fixer
le support à piles.
Avant de poursuivre, faire vérifier le travail
par l’enseignant(e) ou la technicienne.
Vis Ø4 X 6
Tournevis
Phillips
Étau
Règle
Crayon à
mine
Pointeau
Marteau
Étau
Tournevis
Robertson
Vis #5,
Ø5X 18
Tournevis
Phillips
Vis Ø4 X 6
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
4. Préparation du circuit électrique
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Insérer la poulie du moteur sur son axe.
Positionner le moteur dans son support.
Insérer deux piles 1,5 volt (AA) dans le
support à piles.
Relier le fil rouge du support à piles à la
borne positive du moteur.
Relier le fil noir du support à piles à une
borne de l’interrupteur. Laisser la borne du
centre disponible.
Évaluer la longueur de fil nécessaire pour
relier la borne négative du moteur à la borne
centrale de l’interrupteur.
Dénuder les extrémités (environ 10 mm) à
l’aide d’une pince à dénuder.
*Attention : Ne pas dénuder les fils rouge et noir du support à piles!
Les extrémités dénudées doivent être
enroulées autour des bornes de contacts sur
lesquelles elles seront soudées.
Vérifier si le moteur tourne en sens horaire.
Si ce n’est pas le cas, trouver une solution.
Avant de poursuivre, faire vérifier le travail
par l’enseignant(e) ou la technicienne.
2 Piles AA
Ruban à
mesurer
Pinces à
dénuder
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
5. Soudure des contacts
5.1
À cette étape, demander l’assistance de
l’enseignant(e) ou de la technicienne.
Procéder aux soudures en suivant les
explications fournies.
Fer à
souder
Soudure
Ø0.8 mm
6. Fixation du disque, des roues et du système
de poulies
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
Coller le disque blanc sur la roue.
Faire passer l’axe de bois à travers le
poteau et insérer l’autre extrémité dans la
poulie.
Fixer les quatre œillets dans les trous
prévus à cet effet aux quatre coins du socle.
Insérer un axe de métal (essieu) dans une
roue en frappant très doucement avec un
marteau.
Prévoir quatre morceaux de pailles de 10 mm
de longueur afin de les insérer sur chaque
essieu entre la roue et l’œillet. Répéter
cette opération afin d’assembler le
deuxième système de roue.
Colle en
bâton
Marteau
Ciseaux
7. Détermination de la vitesse de rotation du
disque
7.1 Déterminer la courroie qui convient le mieux
pour contrôler la vitesse de rotation du
moteur.
Courroie
(élastique)
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Plan de traçage #1:
Étapes 1.1 à 1.4
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Plan de traçage #2 :
Numérotation des croix de perçage à l’étape 1.5
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Projection 1 : Vue de profil
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Projection 2 : Vue de droite
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Projection 3 : Vue de dessus
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Tableau des images se référant aux étapes indiquées
Numéro de l’image Étape de fabrication Images
#1 Étape 1.1
#2 Étape 1.3
#3 Étape 1.5
#4 Étape 2.2
#5 Étape 2.6
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
#6 Étape 2.8
AVANT LE RÂPAGE
#7
Étape 2.8
APRÈS LE RÂPAGE
#8 Étape 4.6
#9 Étape 4.7
#10
Étape 6.5
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Machines-outils utilisés
Fer à souder
Perceuse à colonne
Perceuse électrique
Fusil à colle chaude
Outils nécessaires
Crayon à mine
Règle
Lunettes de sécurité
Équerres variées (combinées, de menuisier)
Étau, serres variées
Ruban à mesurer
Gabarits de perçage
Pointeau
Marteau
Foret Ø1.5mm, Ø3mm, Ø4.5mm, Ø6mm,
Tournevis Robertson
Tournevis Phillips
Soudure Ø0.8mm (sans plomb)
Fil AWG - 20
Pinces à dénuder
Râpe
Colle en bâton, colle chaude
20
Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Matériaux reçus par équipe de deux
Photo 1
Support à piles
Roues
Disque de carton
Fil
Poulie
Paille
Poteau
Support à moteur
Photo 2 (de gauche à droite)
Œillets (4)
Vis Ø4 X 6
Vis #5, Ø5 X 20
Interrupteur
Essieux (2)
Poulie à moteur
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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010
Détails des matériaux
Qté Désignation Matériau Détails des matériaux
1
1
1
1
1
1
1
1
4
4
2
1
3
1
1
Support à moteur
Support à piles
Support à disque
Morceau de paille
Interrupteur
Moteur
Poteau
Socle
Roues
Œillets
Axes (essieux)
Axe
Vis
Vis
Disque
Soudure
Fil
Plastique
Plastique
MDF
plastique
Plastique
3 V
20000rpm
Basswood
Basswood
Plastique
Métal
Acier
Érable
Zinc
Zinc
carton
Ag Ŕ Sn
---
25 X 25
32 X 60
Ø 52 X 6
Longueur 65
20 X 5
Axe Ø 2
Ø 20 X 100
50 X 15,3 X 6
Ø 3,4
Ø 4
Ø 3 X 65
Ø 4 X 45
Ø3,5 X 6
#5, Ø5 X 20
Ø 63
Ø 0.08
AWG - 20 (Ø 0.8)